Uma turbina a vapor opera em regime permanente com pressão de entrada de 5 Mpa e
e na saída a pressão é de 10 kPa e título de 0,85 . Supondo que a vazão mássica seja de
s determine a potência produzida nesta turbina.
Passo 1
Beleza, olha só o que o enunciado diz: temos uma turbina a vapor operando em regime permanente. Na entrada o vapor está a 5 MPa e 500 °C, e na saída a pressão cai para 10 kPa com título (fração de vapor) x = 0,85. A vazão mássica é de 2,5 kg/s. A parada aqui é: “qual a potência que a turbina produz?”
Conteúdo que vamos usar: termodinâmica de escoamento (1ª Lei para fluxo aberto) e tabelas de vapor para achar entalpias.
O que precisamos:
Conteúdo que vamos usar: termodinâmica de escoamento (1ª Lei para fluxo aberto) e tabelas de vapor para achar entalpias.
O que precisamos:
- Entalpia do vapor superaquecido na entrada, h₁.
- Entalpia da mistura na saída, h₂ (usando título).
- Equação de potência:
.
Passo 2
Primeiro, pega a entalpia na entrada,
. Como o vapor está a 5 MPa e 500 °C, você abre a tabela de vapor superaquecido e vê algo como
Isso significa que cada quilo de vapor carrega ~3376 kJ de energia interna/entalpia.
Passo 3
Agora a saída: pressão 10 kPa e título x = 0,85. Na tabela saturada a 10 kPa, temos:
h_f (líquido saturado) ≈ 191,8 kJ/kg
h_g (vapor saturado) ≈ 2583,9 kJ/kg
Então a entalpia da mistura é
h_f (líquido saturado) ≈ 191,8 kJ/kg
h_g (vapor saturado) ≈ 2583,9 kJ/kg
Então a entalpia da mistura é
Passo 4
O trabalho específico que a turbina entrega (por kg de vapor) é a diferença de entalpias:
Passo 5
Finalmente, a potência é a vazão mássica vezes esse trabalho específico:
Resposta
A potência produzida pela turbina é cerca de 2,88 MW.